改进的Knothe时间函数开采沉陷动态预计模型研究

针对Knothe时间函数描述开采沉陷中的地表动态下沉过程的不足,在原Knothe时间函数的基础上,增加了影响时间变化的幂指数参数和反映岩层移动非线性特征的参数,以淮南某矿1613 (1)工作面地表移动观测站实测数据进行模型验证。结果表明,该模型精度能够满足淮南矿区开采沉陷预计工作的需要,即基于改进的Knothe时间函数模型构建的岩层移动动态演化过程,能够更客观真实地反映岩层下沉量、下沉速度的客观变化规律。

基于改进Knothe时间函数的地表动态移动变形预测模型研究

目的为进一步探究地表动态移动变形特征,加深认识矿山开采沉陷基本规律,更好地服务于矿山安全绿色生产,方法针对原Knothe时间函数模型表达地表下沉及其速度变化规律的缺陷,基于矿山开采过程中地表下沉盆地动态形成机理,分析时间函数参数c对地表下沉量、下沉速度和下沉加速度影响规律;以地表下沉速度达到最大值时刻,将地表动态移动变形分为两个阶段,进一步改进Knothe时间函数模型,在此基础上,建立地表动态下沉、倾斜、曲率移动变形预测模型,并以某矿2201开采工作面为例,进行地表动态移动变形预测和精度分析。结果结果表明:改进后的Knothe时间函数形态与矿山开采沉陷地表动态移动变形一致,可以较好地描述采动地表“稳定→变化→稳定”全过程动态演化特征;参数c是该函数模型的重要参数,与覆岩力学性质、开采条件和开采速度等地质采矿条件有关,对描述地表动态移动变形量较敏感,随着参数c增大,地表下沉量和下沉速度显著增大;运用改进的Knothe地表动态移动变形预测模型计算,得到的地表下沉量误差为厘米级精度,倾斜值误差在5 mm/m以内,曲率误差在0.7 mm/m2以内,其相对误差均在6.0%以内,预测结果与实测结果较吻合。结论提出的预测模型具有一定可靠性与实用性,可较准确分析地表动态移动变形全过程的规律,从而为“三下”采煤及保护煤柱留设提供参考。

基于分段Knothe时间函数的开采沉陷预计模型优化及应用

淮南矿区煤层埋深达800~1200 m,开采影响传播时间长,在使用原始分段Knothe时间函数模型预计该地区地表沉陷动态过程时,存在的不足为:预计的地表沉陷无启动阶段,下沉速度达到最大时对应的地表沉陷值并不等于最大下沉值的1/2,时间因素影响系数(c)以及地面点最大下沉速度对应的时刻(τ)无法实现自适应取值。通过理论研究以及资料分析,应用地表沉陷启动时间t_(0)以及修正模型对Knothe时间函数模型进行优化,并结合淮南矿区地质特征以及概率积分模型相关理论构建了c、τ求解模型,提出了适合淮南厚冲积层矿区的分段Knothe时间函数优化模型。以淮南某矿1613(3)工作面为例,采用所提优化Knothe时间函数模型、原始分段Knothe时间函数模型、分段Knothe时间函数模型分别进行了地表沉陷预测。结果表明:以地表点的实测值作为参考,所提出的优化模型在预计地表形变时,预计标准差为295.8 mm,总体精度较原始分段Knothe时间函数提高了49%,较分段Knothe时间函数提高了53%,证明了所提优化模型的优异性。

红旗铁矿改进Knothe时间函数开采沉陷预计模型

针对Knothe时间函数模型对开采沉陷过程的预计结果与沉陷实际发生过程不完全符合的问题,分析了该模型的缺陷,提出了改进的Knothe时间函数开采沉陷预计模型。结合河北省武安市红旗铁矿6300综放工作面地表沉陷实测数据,构建了改进的Knothe时间函数开采沉陷预计模型,并进行了模型精度分析。研究表明:经过累计387 d观测,改进的Knothe时间函数开采沉陷预计模型的预计值与实测值的误差为0.2~73.6 mm,平均误差为35.2 mm,优于BP神经网络模型(误差为8.1~143 mm,平均为49.9 mm)、SVM模型(误差为0.7~105.1 mm,平均为35.8 mm)以及概率积分法模型(误差为18.2~180.5 mm,平均为102.6 mm),对于高精度预计该矿开采沉陷具有一定的作用。

基于改进函数投影同步的PMSM有限时间混沌控制

研究了均匀气隙永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)在参数确定,以及空载且定子绕组只有直轴输入电压供电的情况下,对在一定的输入电压范围内发生的混沌振荡进行控制.针对PMSM中直轴、交轴电流和电机角速度的混沌振荡,提出一种基于改进函数投影同步和有限时间稳定的控制方法.设计了改进函数投影同步控制器,并基于Lyapunov稳定性定理,从理论上证明所设计的控制器的有效性.仿真结果表明,系统在施加的控制器的作用下,原运行于混沌状态的系统能够在很短时间内收敛于稳定的状态,且具有对外部扰动的强鲁棒性.与施加输入–状态线性化方法设计的控制器的效果相比,系统状态变量能够更快达到预期控制设定值,并维持在平衡状态运行,具有良好的动态品质.

Knothe时间函数及其在地表动态下沉过程中的应用

基于时间函数预计地表动态移动变形逐渐发展成了一种趋势。为此,详细介绍了原始Knothe时间函数和3种改进的Knothe时间函数,并讨论了这3种Knothe时间函数在地表动态下沉过程中的应用,最后给出了具体实例,结果表明:原始Knothe时间函数和3种改进的Knothe时间函数都有较高的精度,具有实践指导意义。

开采沉陷动态预计的分段Knothe时间函数模型优化

针对分段Knothe时间函数在理论上存在的不足,为了扩展其应用范围,改善其在地表动态下沉预计时的精度,通过理论分析和对比研究,对该时间函数存在的理论缺陷进行了深入探讨,并针对存在的问题提出了相应的改进方法,进而构建了一种新的、适用范围更广、预测精度更高的分段Knothe时间函数模型。研究结果表明:该模型的构建解决了原时间函数在分段点处函数值与理论值不一致的问题以及原时间函数值最终不能收敛于1的问题;新的函数模型在应用上也摆脱了原模型对预计参数选取的某些特殊限制,扩展了利用该模型在不同地质采矿条件下进行动态预计的适用性。通过对实测数据的对比预测,证明采用该时间函数模型进行预测的精度比采用原时间函数进行预测的精度有所提高,并且地表下沉的终态预计值在达到最大下沉值后不会再随着下沉时间的增加而改变。

基于Knothe时间函数和InSAR的煤矿区动态沉陷预计研究

以钱营孜矿区的3212工作面为研究对象,采用基于Knothe时间函数的动态沉陷预计模型进行开采沉陷动态预计。计算了不同时间、不同位置的点的动态下沉值,分别与水准测量成果和D-InSAR监测结果进行了对比分析。实验表明,基于Knothe时间函数的动态沉陷预计模型所得到的结果符合开采沉陷导致的地表沉陷规律;其结果与水准测量成果和D-InSAR监测结果吻合;最大误差不超过0.2m,能够满足动态预计的要求。

优化分段Knothe时间函数求参方法

针对优化分段Knothe时间函数的参数求取问题,给出了2种求参方法:(1)以本矿区,或地质、采矿条件相似矿区的地表监测资料为基础,提出了"反算时间函数对比求参法",给出了详细的参数求取流程,该法直观、易操作,且具有通用性,可用于其他时间函数的参数求取;(2)以采空区达到充分采动尺寸时的地表沉陷规律,及相应概率积分参数为基础,推导了时间参数的"直接计算法"公式,该方法参数意义明确,求参过程简便,能直接应用于编程计算。预计实践表明,采用本文方法求参,动态预测最大相对误差可控制在9%以内,随着开采时间的增加,动态预测精度将会逐渐提高,最终维持在5%左右;根据统计,地表最大下沉值预测相对误差则可维持在6%左右。应用实践证明了论文所给出的求参方法的实用性与可靠性。

利用改进的粒子群算法反演视震源时间函数

视震源时间函数的提取是研究震源参数的重要途径.本文提出了利用改进的粒子群(PSO)算法反演视震源时间函数的方法,以水平线方法得到的结果作为PSO算法的初值,并对PSO算法的惯性因子和学习因子进行改进,提高计算效率.采用改进的PSO算法对模拟数据进行了反演计算,并与映射Landweber反褶积(PLD)方法和遗传算法(GA)进行了对比分析.结果表明,相对于PLD方法,改进的PSO算法反演结果与真实结果误差更小;相对于遗传算法,改进的PSO算法计算效率提高了5倍以上.最后,利用改进的算法对2005年10月8日巴基斯坦克什米尔MW7.6地震的P波视震源时间函数进行了提取,结果表明此次地震P波视震源时间函数在25s之内,震源沿西北向破裂.该结果与张勇等的结果一致.

开采沉陷动态预计的正态分布时间函数模型研究

使用常用的Knothe时间函数进行煤炭开采所引起的地表动态下沉预计时,其反映的地表下沉速度和下沉加速度与地表实际下沉规律不相符,基于此,可引入一种新的时间函数—正态分布时间函数,对该时间函数值的变化范围和变化规律进行了详细对比,给出了正态分布时间函数用于地表动态预计时参数的确定方法,并利用该时间函数对某矿区地表下沉实测数据进行了对比预测。研究表明:正态分布时间函数的下沉速度和下沉加速度与地表动态下沉规律是相吻合的;当进行不同精度的动态预计时,合理选择函数的形态参数非常重要;在某些矿区,利用正态分布时间函数进行动态预计比使用双参数Knothe时间函数进行预计更符合地表移动的变化规律,预计结果也更为可靠。

基于Bertalanffy时间函数的地表动态沉陷预测模型

常规地表沉陷预计是对工作面回采结束、地表沉陷稳定后最终的静态移动变形预计;当涉及建(构)筑物下保护性开采与地面建(构)筑物加固及动态纠偏治理时,需要掌握该地质采矿条件下的地表动态移动变形规律,同时能够解决区域性变采高条件下的地表动态沉陷预计问题。首先对常见Knothe,Logistic,Weibull、分段Knothe、幂函数-Knothe与双曲线等时间函数的曲线形态、各时间段的地表动态下沉、下沉速度与下沉加速度进行了优缺点和适用性分析;其次基于东坡煤矿地表移动变形实测数据,针对特厚煤层综放开采条件下地表移动变形的特殊性,引入Bertalanffy时间函数,并基于此函数改进Bertalanffy三参时间函数;分析了各参数对改进Bertalanffy三参时间函数的影响规律,研究了各参数的物理意义以及与地质采矿条件的内在联系规律;最后将该函数用于平朔井工一矿特厚煤层综放开采条件下的地表动态下沉预计,并进行了拟合优度分析和现场应用效果检验。结果表明:基于改进Bertalanffy三参时间函数的各参数物理意义与地质采矿条件具有内在联系;该地表动态沉陷预计模型可塑性强、有着较好地预测精度和应用广度,能够较好地应用于煤矿地表动态变形的预计工作中;提出基于改进Bertalanffy三参时间函数结合影响函数法,该方法可有效地解决特厚煤层区域性限厚开采,如特厚煤层只采不放、煤层厚度赋存不稳定等区域性变采高条件下的地表动态沉陷预计问题。

基于LSTM神经网络改进的路阻函数模型

为了更加精确地计算道路的交通阻抗,对经典的BPR阻抗函数模型进行改进,建立长短期记忆(LSTM)神经网络预测改进函数中待定系数的正负,结合杭州市上塘高架至中河高架路段采集的交通数据进行验证.与传统BPR阻抗函数方法、经典的EMME/2锥形延误函数计算方法、BP神经网络预测方法、LSTM神经网络预测方法得出的结果进行对比分析,结果显示在数据精度满足要求的前提下,改进的模型具有更高的准确性和可靠性.说明使用改进模型计算得到的道路阻抗能够更为真实地反映道路的交通运行状况.

基于改进LSSVM的节假日高速公路行程时间预测

节假日高速公路交通量突增,导致路段行程时间不确定增加,严重扰乱人们的出行安排,因此有效的行程时间预测至为关键。首先对历史数据集按照节假日行程时间的分布规律进行分类,使得子数据集和特征向量之间的关系,与预测时段行程时间和特征向量之间的关系更加相似。然后对LSSVM (Least Squares Support Vector Machines)模型进行改进,通过构造混合核函数,降低了模型计算复杂度;对PSO优化算法进行改进,解决了标准PSO算法搜索精度低,容易陷入局部极值的缺点。最后使用改进LSSVM模型对不同数据集进行训练,完成行程时间的预测。研究表明:(1)对历史数据集的分类,提高了模型预测的准确性;(2)与传统模型相比,改进后的模型训练速度更快,预测精度更高。

基于优化时间函数的走向主断面动态预计模型与算法

针对现有开采沉陷动态预计精度较低的问题,为了提高预计精度,使动态预计成果能够真正在指导矿区生产及采空区土地利用中发挥重要作用,笔者提出以静态预计概率积分模型为基础,采用优化后的分段Knothe时间函数,构建了走向主断面动态沉陷预计理论模型并设计了相应的计算机编程算法,该模型时间函数各参数意义明确,求取方便,不需借助其他监测数据。具体包括:研究确定了在任意给定的预计时刻各动态开采单元时间函数值的计算方法;结合各单元时间函数值,推导了不同开采速度下地表动态移动变形计算公式;给出了时间函数及地表移动的计算步骤和编程算法。采用笔者提出的模型及算法编制了预计程序,并将其应用到预计实践中。结果表明:当给定的预计时间足够长,动态下沉预计与静态预计结果相一致,并且在拐点偏移距处所对应的倾斜值达到了理论最大值,这与理论揭示完全吻合,这表明,采用该模型同样可以进行地表移动稳定后的静态预计,由于算法的差异,相比而言则需要花费更多的时间,但实现了动静态预计一体化的计算设想;另外,通过对官地煤矿29401工作面开采进行动态预计,并抽样对比、统计预计结果和实测数据,得出其走向主断面上点的动态预计相对精度在6%以内,证明了模型和算法的可靠性。

基于修复函数的连续梁桥抗震韧性因素及改进评估研究

为了研究三种修复函数的功能,以一座三跨钢筋混凝土连续梁桥为工程背景进行分析。通过增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA)进行时程分析,结合构件损伤判定准则及一阶界限法计算桥梁系统易损性。基于易损性考虑桥梁震后功能损失及震后修复,将目标功能、耽搁时间作为影响因素,研究三种修复函数的性质。结果表明:不同修复函数对目标功能的敏感程度不同,指数型最大,其敏感系数分布于60%~80%间、直线型居中,敏感系数稳定在60%、三角型最小,敏感系数小于10%;耽搁时间对修复函数的影响程度为指数型>直线型>三角型,且各修复函数抗震韧性的耽搁时间节点存在依次为90d、70d、40d;改进的抗震韧性评估结果属于合理范围,其考虑了桥梁破坏状态所受地震动强度变化的影响,克服了三种修复函数使用范围的局限性,为震后连续梁桥的修复提供一定的理论依据。

基于时间响应函数修正的GM(1,1)模型及变形预测应用

针对GM(1,1)模型中拟合所得的时间响应函数与实测累加曲线不重合这一情形,提出分别以时间和累加变形量为横纵坐标建立平面直角坐标系,在坐标系中,将原模型时间响应函数进行纵向平移,然后对平移后函数进行绕点旋转,从而构建新的时间响应函数,使其更接近实测累加曲线;将对应横坐标代入并求解非线性函数,再累减还原为预测值,且将其应用于其他改进GM(1,1)模型中。采用实测变形数据进行验证可知,其预测精度有所提高,具有实践参考价值。

一种基于混合函数鉴相的改进型Costas环路

针对SC-FDE系统中,基于Zadoff-Chu序列频偏估测方法存在的相位模糊问题,提出一种基于混合函数鉴相的改进型Costas环路方案。经MATLAB软件仿真验证,该方案能显著改善频偏估测模糊问题。经FPGA系统验证,该方案中的改进型Costas环路相较传统Costas环路拥有入锁时间短的优点。该方案结构简单易于实现,具有良好的工程应用价值。

深部开采地表移动延续时间预测模型及其参数分析

基于改进Knothe时间模型,根据地表移动延续时间定义,建立能够综合考虑采高、平均采深、松散层厚度、基岩层厚度和开采速度等因素的深部开采地表移动延续时间理论预测模型,并根据概率积分法给出了模型参数确定方法。采用24个深部工作面开采地表移动延续时间监测数据对预测模型的合理性和精确性进行验证。结果表明:地表移动延续时间模型预测结果与24个工作面监测结果基本吻合,两者平均绝对误差仅38 d,均方根误差仅为47 d,平均绝对误差百分比仅为9%,远小于现有3种经验模型的预测误差,验证了地表移动延续时间预测模型的精确性;地表移动延续时间受采高、平均采深、松散层厚度、基岩层厚度和开采速度的影响,随采高的增加而非线性增加,随平均采深、松散层厚度、基岩层厚度的增加而线性增加,但随开采速度的增加而非线性减小。该研究可为深部开采地表移动变形稳定性评估和科学制定开采计划提供理论指导。

基于改进灰狼算法的配电网反时限过电流保护定值优化

随着分布式电源接入配电网,改变了电网结构,导致故障电流特征越发复杂。本文针对配电网反时限过电流保护定值优化问题,提出一种基于改进灰狼算法的反时限过电流保护(ITOCP)定值优化算法。首先,针对反时限过电流保护参数约束复杂、关联性强的特点,引入静态惩罚函数对约束项进行处理,建立一个含静态惩罚函数和保护动作总时间的新颖的配电网ITOCP优化模型;其次,为了避免参数寻优陷入局部最优,引入比例调节因子改变全局搜索和局部搜索的比例,浮动因子优化灰狼个体的活动范围。提出一种改进的灰狼算法对ITOCP的时间系数和启动电流进行优化整定,缩短配电网故障保护动作时间,实现故障的快速有效切除。最后,以含分布式电源的IEEE 15节点配电网的两相短路电流故障和三相短路电流故障为例,验证所提方法的有效性和优越性。